دیتاشیت نمایشگر LED مدل LTC-5689KY - ارتفاع رقم 0.56 اینچ - رنگ کهربایی زرد - ولتاژ مستقیم 2.6 ولت - اتلاف توان 70 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTC-5689KY یک ماژول نمایشگر LED سه رقمی و هفت قسمتی با عملکرد بالا است که برای کاربردهایی که نیاز به نمایش عددی واضح و پرنور دارند طراحی شده است. عملکرد اصلی آن ارائه خروجی عددی بصری در دستگاه‌های الکترونیکی مانند ابزارهای اندازه‌گیری، پنل‌های کنترل صنعتی، تجهیزات آزمایشگاهی و لوازم خانگی مصرفی می‌باشد.

مزیت اصلی این نمایشگر در استفاده از فناوری LED مبتنی بر AlInGaP (آلومینیوم ایندیم گالیم فسفید) برای بخش‌ها است. این سیستم مواد به دلیل تولید نور با بازدهی بالا در طیف کهربایی/زرد مشهور است و روشنایی برتر و قابلیت دید عالی ارائه می‌دهد. دستگاه دارای صفحه‌ای مشکی با بخش‌های سفید است که ظاهری با کنتراست بالا ایجاد کرده و خوانایی را به ویژه در شرایط مختلف نور محیطی بهبود می‌بخشد. بخش‌های یکنواخت و پیوسته، ظاهری تمیز و حرفه‌ای برای کاراکترها تضمین می‌کنند.

بازار هدف شامل طراحان و مهندسانی است که بر روی دستگاه‌هایی کار می‌کنند که در آن‌ها بازدهی انرژی، قابلیت اطمینان و ارتباط بصری واضح از اهمیت بالایی برخوردار است. شدت نور دسته‌بندی شده و بسته‌بندی بدون سرب و مطابق با RoHS، آن را برای طراحی‌های الکترونیکی مدرن و سازگار با محیط زیست مناسب می‌سازد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات فوتومتریک و نوری

عملکرد نوری در مرکز عملکرد نمایشگر قرار دارد. در جریان آزمایش استاندارد 1 میلی‌آمپر، شدت نور متوسط هر بخش مقدار معمول 2222 میکروکاندلا (µcd) با حداقل مقدار مشخص شده 800 µcd را دارد. این سطح روشنایی بالا اطمینان می‌دهد که ارقام به راحتی قابل مشاهده هستند. نور ساطع شده با طول موج پیک (λp) و طول موج غالب (λd) 595 نانومتر مشخص می‌شود که آن را به طور قطع در ناحیه کهربایی-زرد طیف مرئی قرار می‌دهد. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 15 نانومتر است که نشان‌دهنده رنگی نسبتاً خالص با گسترش حداقلی به طول‌موج‌های مجاور است. تطابق شدت نور بین بخش‌ها با نسبت 2:1 یا بهتر مشخص شده است که روشنایی یکنواخت در سراسر نمایشگر برای ظاهری یکدست را تضمین می‌کند.

2.2 پارامترها و رتبه‌بندی‌های الکتریکی

درک محدودیت‌های الکتریکی برای عملکرد مطمئن بسیار مهم است. رتبه‌بندی‌های حداکثر مطلق، مرزهای عملیاتی را تعریف می‌کنند:

• اتلاف توان در هر بخش:حداکثر 70 میلی‌وات.
• جریان مستقیم پیوسته در هر بخش (I_F):حداکثر 25 میلی‌آمپر.
• جریان مستقیم پیک در هر بخش:حداکثر 60 میلی‌آمپر، قابل اعمال در شرایط پالسی (1 کیلوهرتز، چرخه وظیفه 10%).
• کاهش جریان مستقیم:بالای دمای 25 درجه سانتی‌گراد با نرخ 0.33 میلی‌آمپر بر درجه سانتی‌گراد الزامی است. این امر برای مدیریت حرارتی حیاتی است.
• ولتاژ مستقیم در هر بخش (V_F):معمولاً 2.6 ولت در I_F= 20 میلی‌آمپر، با حداکثر 2.6 ولت. حداقل آن 2.05 ولت است.
• ولتاژ معکوس (V_R):حداکثر 5 ولت. تجاوز از این مقدار می‌تواند به پیوند LED آسیب برساند.
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 100 میکروآمپر در V_R= 5 ولت.

2.3 مشخصات حرارتی و محیطی

این دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی 35- درجه سانتی‌گراد تا 105+ درجه سانتی‌گراد و محدوده دمای ذخیره‌سازی یکسان رتبه‌بندی شده است. این محدوده وسیع آن را برای محیط‌های سخت مناسب می‌سازد. رتبه دمای لحیم‌کاری برای مونتاژ حیاتی است: قطعه می‌تواند دمای 260 درجه سانتی‌گراد را به مدت 3 ثانیه در نقطه‌ای به فاصله 1/16 اینچ زیر صفحه نشیمن تحمل کند. رعایت این پروفیل برای جلوگیری از آسیب در فرآیند لحیم‌کاری رفلو ضروری است.

3. سیستم دسته‌بندی و طبقه‌بندی

دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که دستگاه "برای شدت نور دسته‌بندی شده است". این بدان معناست که LEDها بر اساس خروجی نور اندازه‌گیری شده در شرایط آزمایش استاندارد، آزمایش و مرتب (دسته‌بندی) می‌شوند. این فرآیند اطمینان می‌دهد که طراحان قطعاتی با سطوح روشنایی یکنواخت دریافت می‌کنند، که برای کاربردهایی که چندین نمایشگر در کنار هم استفاده می‌شوند یا نیاز به حداقل روشنایی خاصی است، حیاتی می‌باشد. اگرچه کدهای دسته‌بندی خاص در این بخش توضیح داده نشده‌اند، مقادیر معمول (2222 µcd) و حداقل (800 µcd) پنجره عملکرد را ارائه می‌دهند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به "منحنی‌های مشخصه الکتریکی/نوری معمول" اشاره می‌کند که برای کار طراحی دقیق ضروری هستند. اگرچه نمودارهای خاص در متن ارائه نشده‌اند، اما چنین منحنی‌هایی معمولاً شامل موارد زیر هستند:

• جریان مستقیم (I_F) در مقابل ولتاژ مستقیم (V_F):رابطه غیرخطی را نشان می‌دهد و به طراحی مدار محدودکننده جریان کمک می‌کند.
• شدت نور (I_V) در مقابل جریان مستقیم (I_F):نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد و به کالیبراسیون روشنایی و محاسبات بازدهی کمک می‌کند.
• شدت نور در مقابل دمای محیط:کاهش خروجی نور با افزایش دما را نشان می‌دهد که برای کاربردهای با دمای بالا مهم است.
• توزیع طیفی:نموداری که شدت نسبی را در طول‌موج‌های مختلف نشان می‌دهد و پیک 595 نانومتر و پهنای نیمه 15 نانومتر را تأیید می‌کند.

طراحان باید برای این نمودارها به دیتاشیت کامل از سازنده مراجعه کنند تا محاسبات دقیق برای شرایط عملیاتی خاص خود را انجام دهند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد فیزیکی و نقشه

ارتفاع رقم نمایشگر 0.56 اینچ (14.2 میلی‌متر) است. ابعاد بسته در یک نقشه با تمام واحدها بر حسب میلی‌متر ارائه شده است. تلرانس‌های کلیدی ±0.25 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد و تلرانس جابجایی نوک پایه +0.4 میلی‌متر است. این اطلاعات برای طراحی جای پایه برد مدار چاپی (PCB) حیاتی است و اطمینان از تناسب و تراز مناسب در حین مونتاژ را تضمین می‌کند.

5.2 پایه‌ها و شناسایی قطبیت

دستگاه از بسته دو خطی 14 پایه (DIP) استفاده می‌کند. به صورت یک نمایشگرآند مشترک مالتی‌پلکسپیکربندی شده است. این بدان معناست که آندهای LEDهای هر رقم به صورت داخلی به هم متصل هستند (مشترک)، در حالی که کاتدهای هر بخش (A تا G، DP) بین ارقام مشترک هستند. جدول اتصال پایه‌ها ارائه شده است:

• پایه‌های 1 تا 7: به ترتیب کاتد برای بخش‌های A، B، C، D، E، F، G.
• پایه 8: کاتد مشترک برای سه نقطه اعشار (DP1، DP2، DP3).
• پایه‌های 9، 10، 11: به ترتیب آند مشترک برای رقم 3، رقم 2 و رقم 1.
• پایه 12: آند مشترک برای دو نقطه اعشار سمت راست (DP4، DP5).
• پایه‌های 13، 14: به ترتیب کاتد برای DP5 و DP4.

نمودار مدار داخلی به صورت بصری این آرایش مالتی‌پلکس را تأیید می‌کند و سه مجموعه LED هفت قسمتی را نشان می‌دهد که آندهای آن‌ها به خطوط رقم و کاتدهای آن‌ها به خطوط بخش متصل شده‌اند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

به عنوان یک قطعه نفوذی، روش اصلی مونتاژ، لحیم‌کاری موجی یا دستی است. پارامتر حیاتی ارائه شده، پروفیل حداکثر دمای لحیم‌کاری است: 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 1.6 میلی‌متر (1/16 اینچ) زیر صفحه نشیمن. در حین مونتاژ، دمای بدنه قطعه خود نباید از حداکثر دمای ذخیره‌سازی 105 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند. توصیه می‌شود برای جلوگیری از تنش مکانیکی روی پایه‌ها و بسته اپوکسی، به درستی با آن برخورد شود. قطعات باید تا زمان استفاده در کیسه‌های اصلی ضد رطوبت در یک محیط کنترل شده نگهداری شوند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

شماره قطعه LTC-5689KY است. پسوند "KY" احتمالاً نشان‌دهنده رنگ (کهربایی زرد) و احتمالاً سایر ویژگی‌های خاص است. دستگاه به عنوان یک نمایشگر "AlInGaP کهربایی زرد مالتی‌پلکس آند مشترک با نقطه اعشار سمت راست" توصیف شده است. بسته‌بندی استاندارد برای چنین قطعات DIP معمولاً در لوله‌ها یا سینی‌های ضد استاتیک است. طراحان باید مقدار دقیق بسته‌بندی (مثلاً 50 عدد در هر لوله) را با توزیع‌کننده یا سازنده تأیید کنند.

8. پیشنهادات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

• تجهیزات آزمایش و اندازه‌گیری:مولتی‌مترهای دیجیتال، فرکانس‌شمارها، منبع تغذیه‌ها.
• کنترل‌های صنعتی:مترهای پنلی برای نمایش دما، فشار، سرعت یا شمارش.
• لوازم خانگی مصرفی:اجاق‌های مایکروویو، تجهیزات صوتی، ساعت/تایمرهای مدل قدیمی.
• صنعت جانبی خودرو:گیج‌ها و نمایشگرهایی که نیاز به روشنایی بالا دارند.

8.2 نکات طراحی حیاتی

1. مدار درایو:به عنوان یک نمایشگر مالتی‌پلکس با آند مشترک، به یک آی‌سی درایور یا میکروکنترلر نیاز دارد که قادر به جذب جریان (برای درایو کاتدهای بخش) و تأمین جریان (برای درایو آندهای رقم) باشد. مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب برای هر خط کاتد بخش اجباری است.
2. مالتی‌پلکس کردن:ارقام به سرعت و یکی پس از دیگری روشن می‌شوند. نرخ تازه‌سازی باید به اندازه کافی بالا باشد (معمولاً >60 هرتز) تا از سوسو زدن قابل مشاهده جلوگیری شود. چرخه وظیفه، روشنایی درک شده را تعیین می‌کند؛ جریان پیک می‌تواند طبق دیتاشیت بالاتر از رتبه DC باشد.
3. مدیریت حرارتی:به منحنی کاهش جریان مستقیم بالای 25 درجه سانتی‌گراد پایبند باشید. در کاربردهای با دمای محیط بالا، جریان عملیاتی را کاهش دهید تا در محدودیت‌های اتلاف توان باقی بمانید.
4. زاویه دید:زاویه دید وسیع مفید است، اما چیدمان PCB باید نمایشگر را برای خطوط دید بهینه کاربر قرار دهد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای زرد قدیمی GaP (گالیم فسفید) یا استاندارد GaAsP (گالیم آرسنید فسفید)، فناوری AlInGaP در LTC-5689KY بازده نوری و روشنایی به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد. این امر منجر به دید بهتر در شرایط روشن یا در فواصل طولانی‌تر برای همان جریان درایو می‌شود. طراحی صفحه مشکی/بخش سفید، کنتراست بالاتری نسبت به بسته‌های کاملاً پخش‌شده ارائه می‌دهد. در مقایسه با نمایشگرهای هفت قسمتی نصب سطحی (SMD) مدرن، این نسخه نفوذی برای نمونه‌سازی اولیه آسان‌تر است و ممکن است برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بیشتر در برابر لرزش یا تعمیر دستی دارند ترجیح داده شود.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: هدف از رتبه جریان مستقیم پیک (60mA در 1kHz، چرخه وظیفه 10%) چیست؟

ج: این رتبه به شما اجازه می‌دهد LED را با جریان بالاتری در حین مالتی‌پلکس کردن پالس دهید تا روشنایی درک شده بالاتری حاصل شود. از آنجایی که هر رقم فقط برای کسری از زمان روشن است (مثلاً چرخه وظیفه 1/3 برای 3 رقم)، توان متوسط و تولید گرما در محدوده مجاز باقی می‌ماند، در حالی که خروجی نور لحظه‌ای روشن‌تر است.

س: چگونه مقدار مقاومت محدودکننده جریان را محاسبه کنم؟

ج: از قانون اهم استفاده کنید: R = (V_منبع- V_F) / I_F. برای منبع تغذیه 5 ولت، V_Fمعمول 2.6 ولت و I_Fمورد نظر 20mA: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 Ω. همیشه برای طراحی محافظه‌کارانه از حداکثر V_Fاز دیتاشیت استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود جریان از محدودیت‌ها تجاوز نمی‌کند.

س: آیا می‌توانم این نمایشگر را بدون مالتی‌پلکس کردن درایو کنم؟

ج: بله، اما ناکارآمد است. شما باید آند مشترک هر رقم را به V_منبعمتصل کرده و هر کاتد بخش را به طور مستقل برای هر سه رقم به طور همزمان کنترل کنید. این امر به پین‌های میکروکنترلر یا کانال‌های درایور بسیار بیشتری نیاز دارد (7 بخش × 3 رقم = 21 خط در مقابل 7+3=10 خط برای مالتی‌پلکس کردن).

11. مثال عملی طراحی و استفاده

طراحی یک ولت‌متر ساده سه رقمی را در نظر بگیرید. یک میکروکنترلر با مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) یک ولتاژ را می‌خواند. فریم‌ور این مقدار را مقیاس‌بندی کرده و تعیین می‌کند که کدام بخش‌ها برای هر رقم (صدگان، دهگان، یکان) روشن شوند. سپس از یک روال مالتی‌پلکس استفاده می‌کند: الگوی بخش را روی پایه‌های کاتد 1 تا 7 و 8/13/14 برای اعشار تنظیم می‌کند، سپس آند رقم 1 (پایه 11) را برای چند میلی‌ثانیه فعال می‌کند. سپس الگوی بخش را برای عدد بعدی تغییر داده و آند رقم 2 (پایه 10) را فعال می‌کند و به همین ترتیب به طور مداوم چرخه می‌زند. مقاومت‌های محدودکننده جریان به صورت سری با هر یک از 7 خط کاتد بخش اصلی (پایه‌های 1 تا 7) قرار می‌گیرند. روشنایی را می‌توان با تغییر چرخه وظیفه یا مقدار مقاومت‌های محدودکننده جریان در محدوده‌های مشخص شده تنظیم کرد.

12. معرفی اصل فنی

یک نمایشگر هفت قسمتی مجموعه‌ای از دیودهای نورافشان (LED) است که به صورت الگوی هشت شکل چیده شده‌اند. با روشن کردن انتخابی بخش‌های خاص (با برچسب A تا G)، هر رقم عددی از 0 تا 9 را می‌توان تشکیل داد. LTC-5689KY شامل سه مجموعه از چنین ارقامی در یک بسته است. مالتی‌پلکس کردن تکنیکی است که در آن این ارقام مجموعه یکسانی از خطوط کنترل بخش را به اشتراک می‌گذارند. در هر لحظه فقط یک رقم روشن است، اما با چرخش سریع بین آن‌ها، چشم انسان همه ارقام را به طور مداوم روشن درک می‌کند. این امر تعداد پین‌های کنترل و مصرف توان مورد نیاز را به شدت کاهش می‌دهد. ماده نیمه‌هادی AlInGaP مورد استفاده، زمانی که الکترون‌ها با حفره‌ها در سراسر شکاف انرژی ماده بازترکیب می‌شوند، نور ساطع می‌کند که برای مطابقت با فوتون‌هایی با طول موج تقریباً 595 نانومتر (کهربایی-زرد) طراحی شده است.

13. روندها و تحولات صنعت

روند در فناوری نمایشگر به شدت به سمت دستگاه‌های نصب سطحی (SMD) برای مونتاژ خودکار، چگالی بالاتر و طراحی‌های با پروفایل پایین‌تر است. در حالی که نمایشگرهای نفوذی مانند LTC-5689KY برای استحکام، قابلیت تعمیر و برخی کاربردهای صنعتی حیاتی باقی می‌مانند، طراحی‌های جدید اغلب ماژول‌های هفت قسمتی SMD یا به طور فزاینده‌ای، نمایشگرهای OLED یا LCD ماتریس نقطه‌ای را انتخاب می‌کنند که قابلیت الفبایی-عددی و گرافیکی ارائه می‌دهند. با این حال، برای خروجی عددی محض که در آن روشنایی شدید، محدوده دمایی وسیع و سادگی کلیدی هستند، نمایشگرهای LED هفت قسمتی، به ویژه آن‌هایی که از مواد کارآمدی مانند AlInGaP استفاده می‌کنند، همچنان موقعیت بازار پایداری دارند. تحولات بر افزایش بازدهی (لومن بر وات)، بهبود نسبت کنتراست و ارائه زوایای دید وسیع‌تر در قالب‌های کوچک‌تر متمرکز است.